Лазеры,их применениеДоклад по физике Ученика 11 класса A Гуральского Юрия Слово лазер представляет собой абревиатуруанглийской фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation , переводимой как усилениесвета в результате вынужденного индуцированного излучения. Гипотеза о существовании индуцированногоизлучения была высказана в 1917 г. А Эйнштейном.Советские ученые Н.Г. Басов иА. М. Прохоров и независимо от них американский физик Ч. Таунс использовалиявление индуцированного излучения для создания микроволнового генераторарадиоволн с длинной волны l 1,27 см. Чтобы создать лазер или оптический квантовыйгенератор источник когерентного света необходимо 1 рабочее вещество с инверсной населенностью.
Толькотогда можно получить усиление света за счет вынужденных переходов.2 рабочее вещество следует поместить между зеркалами,которые осуществляют обратную связь.3 усиление, даваемое рабочим веществом, а значит, числовозбужденных атомов или молекул в рабочем веществе должно быть большепорогового значения, зависящего от коэффициента отражения полупрозрачногозеркала.Первым квантовым генератором был рубиновый твердотельный лазер.
Также былисозданы газовые, полупроводниковые, жидкостные, газодинамические,кольцевые бегущей волны .Лазеры нашли широкое применение в науке основной инструмент в нелинейной оптике, когда веществапрозрачные или нет для потока обычного света меняют свои свойства напротивоположные.Лазеры позволили осуществить новый метод полученияобъемных и цветных изображений, названный голографией.
Лазеры широко применяются в медицине, особеннов офтальмологии, хирургии и онкологии,способные создать малое пятно, благодаря высокой монохроматичности инаправленности. В офтальмологии лазерное излучение с энергией 0,2 0,3 джпозволяет осуществлять ряд сложных операций, не нарушая целостности самогоглаза. Одной из таких операций является приварка и укрепление отслоившейсясетчатки с помощью коагуляционных спаек.Кроме того, лазерный луч применяетсядля выжигания злокачественных и доброкачественных опухолей.
В хирургиисфокусированный световой луч непрерывного лазера мощностью до 100 Вт служит чрезвычайно острым и стерильным скальпелем, осуществляющим бескровныеоперации даже на печени и селезенке. Весьма перспективно использованиенепрерывных и импульсных лазеров для прижигания ран и остановки кровотечений убольных с пониженной свертываемостью крови. Лазерная обработка металлов.Возможность получать с помощью лазеров световыепучки высокой мощности до 1012 1016 вт см2при фокусировки излучения в пятно диаметром до 10-100 мкм делаетлазер мощным средством обработки оптически непрозрачных материалов, недоступныхдля обработки обычными методами газовая и дуговая сварка . Это позволяетосуществлять новые технологические операции, например, просверливаниеочень узких каналов в тугоплавких материалах, различные операциипри изготовлении пленочных микросхем, а также увеличения скоростиобработки деталей.
При пробивании отверстий валмазных кругах сокращает время обработки одного круга с 2-3 дней до 2 мин.Наиболее широко применяется лазер в микроэлектронике, где предпочтительна сваркасоединений, а не пайка.
Основные преимущества отсутствие механическогоконтакта, возможность обработки труднодоступных деталей, возможность созданияузких каналов, направленных под углом к обрабатываемой поверхности.Лазерная связь и локация.По сравнению с существующими средствами радиосвязи ирадиолокации лазерные обладают двумя основными преимуществами узкойнаправленностью передачи и широкой полосой пропускания передаваемых частот.
Самлазер создает направленный луч расходимостью 10 ,а прменение оптической системы позволяет сформировать еще более параллельныйлуч расходимостью 2-3 . Один лазерный луч позволяет передавать сигнал вполосе частот 100 Мгц. Это дает возможность одновременнойпередачи 200 телевизионных каналов.Первые сведения о применении лазерной локацииотносятся к 1962 г когда была осуществлена локация Луны.Увеличение мощности, излучаемой лазером, сделает возможным картографированиеповерхности Луны с Земли с высокой точностью около 1,5 м . Лазерная локацияприменяется также в геофизике для определения высоты облаков, исследованииинверсионных и аэрозольных слоев в атмосфере, турбулентности и т.п.Лазерные системы навигации и обеспечения безопасностиполетов.
Одним из основных элементовинерциальных систем навигации, широко используемых в авиации, являются гироскопы,которые в основном и определяют точность системы.
Лазерные гироскопы обладаютдостаточно высокой точностью, большим диапазоном измерения угловых скоростей,малым собственным дрейфом, невосприимчивостью к линейным перегрузкам. Лазерыуспешно применяются как измерители скорости полета воздушной ипутевой , высотомеры.Лазерные курсо-глиссадные системыобеспечивают безопасность полетов, связанную с увеличениемточности систем посадки, снижения ограничений по метеоусловиям, обеспечениембольших удобств работы экипажа при выполнении такого ответственного участкаполета, как посадка.
В близи взлетно-посадочного полотна установленные лазерныелучи создают геометрическую картину, позволяющую судить о правильностивыдерживания траектории посадки. Лазерные системы управления оружием резко повысили точность попадания. Лазернаяполуактивная система наведения состоит из лазерного целеуказателя лазернойсистемы подсвета цели и боеприпаса с лазерной головкой самонаведения.